Zandstralen - dat was gisteren. Laserstralen kunnen nu oppervlakken nauwkeuriger, kosteneffectiever en milieuvriendelijker reinigen en structureren dan conventionele systemen. Het Fraunhofer-instituut voor materiaal- en straaltechnologie IWS in Dresden heeft hiervoor de technologie "LIGHTblast" ontwikkeld, die nu wordt overgedragen aan de halfgeleiderproductie, de automobieltoelevering en andere industrieën.

De Fraunhofer IWS-onderzoekers zien een aanzienlijk ecologisch en economisch potentieel. "Dit is als zandstralen met de snelheid van het licht", legt Dr. Patrick Herwig uit, hoofd van de Laser Cutting Group van het instituut.

"Zo stellen we de industrie in staat om apparatuur en componenten sneller, milieuvriendelijker en schoner dan voorheen te verwerken. Gezien de hele productieketen is ons proces bij gebruik in serieproductie goedkoper dan klassiek zandstralen. We zijn er zeker van dat lasertechnologie zijn vruchten zal afwerpen voor bedrijven."

Fraunhofer IWS bereidt momenteel met verschillende eindgebruikers eerste toepassingsvoorbeelden voor. Lasersystemen zouden daar binnenkort de zandstraalsystemen stap voor stap kunnen vervangen.

Licht met hoge energie vervangt zandkorrels

Het marktpotentieel is aanzienlijk. Het aantal industrieën dat klassieke zandstraalsystemen gebruikt, neemt inderdaad toe. Ze verwijderen niet alleen alle verontreinigingen van een grote verscheidenheid aan componenten, maar ze ruwen ze ook op een gedefinieerde manier op voorafgaand aan het coaten, waardoor het resultaat van het coatingproces wordt geoptimaliseerd.

Af en toe worden zanddeeltjes ingebed in het behandelde oppervlak, die zelfs na intensieve reiniging als een defect blijven. Bij conventionele processen versnelt een straal samengeperste lucht zand met hoge snelheid op het doeloppervlak.

De scherpgerande zanddeeltjes scheuren delen van het oppervlak weg, waardoor de scherpe randen wegslijten en zich vermengen met het ontstane stof. Bij elk gebruik vervuilt het straalmiddel meer en gelijkmatiger ronde slijpsels. Het procesresultaat verslechtert continu. Uiteindelijk moet het mengsel als bijzonder afval worden afgevoerd, wat het milieu vervuilt en extra kosten met zich meebrengt.

Fraunhofer IWS gebruikt hoogenergetisch licht in plaats van zandkorrels om te reinigen en op te ruwen. Voor dit doel hebben onderzoekers het lasergebaseerde proces LIGHTblast ontwikkeld dat reinigings- en structureringstaken aanzienlijk sneller realiseert dan conventionele processen en moet resulteren in lagere bedrijfskosten bij serieproductie.

Ook kan het proces eenvoudiger worden geautomatiseerd met positieve effecten op kwaliteit, procesbeheersing en arbeidsveiligheid. Bovendien werkt het systeem veel nauwkeuriger dan een zandstraalsysteem, omdat een laserstraal met een diameter van minder dan 50 micrometer (d.w.z. duizendsten van een millimeter) een enkele centimeters brede deeltjesstroom vervangt. "In zekere zin werken we met een scalpel in plaats van met een knuppel", legt Patrick Herwig metaforisch uit. Ook hoe ruw het oppervlak wordt kan met de nieuwe methode heel fijn worden afgesteld.

Milieuhulp

Afgezien van de kosten- en kwaliteitsvoordelen, wordt het ecologische evenwicht van hun productieprocessen steeds belangrijker voor veel industriële gebruikers. Zo worden veel voor- en nabewerkingsstappen geëlimineerd:de op licht gebaseerde verwerking vereist geen chemicaliën voor reiniging. Het laserstraalsysteem bewerkt nauwkeurig alleen de gewenste oppervlakken, verbruikt geen zand of materiaal voor het maskeren en bespaart zo gevaarlijk afval en afval van plakband. De laserstraal verdampt delen van het oppervlak; de uitzettende damp voert vaste componenten af ​​en bereikt ook een gedefinieerde ruwheid.

Verschillende industriële bedrijven hebben deze en andere voordelen van licht zandstralen al erkend. Samen met de Fraunhofer-onderzoekers willen ze de technologie nu geleidelijk naar de productiepraktijk overbrengen. Zo ontwikkelen Fraunhofer IWS en een partner het proces voor het structureren van coatings van harde materialen door middel van lasertechnologie en om het afwerkingsproces op het gebied van kosten en milieuvriendelijkheid drastisch te verbeteren.

"Elke remschijf is anders", zegt René Bischoff, Chief Technology Officer bij C4 Laser Technology uit Freital bij Dresden. "Factoren zoals de chemische materiaalsamenstelling, afkoelsnelheden, de toestand van de bewerkingsgereedschappen of de grafietstructuur nabij het oppervlak zijn slechts enkele parameters die een aanzienlijke invloed uitoefenen op het coatingproces van grijs gietijzeren oppervlakken. Samen met Fraunhofer IWS hebben we hebben een manier gevonden om de oppervlakteconditie van de wrijvingsband van de onbewerkte remschijf vóór het coaten te standaardiseren. Zo zijn we erin geslaagd het normalisatieproces volledig automatiseerbaar en kostenefficiënt te maken en de procescapaciteit te vergroten."

Als onderdeel van de productieketen draagt ​​het proces zo bij aan een betaalbare remschijf waarvan de aanzienlijk langere levensduur ervoor zorgt dat er in de toekomst minder fijnstof in het wegverkeer wordt geproduceerd. Het instituut in Dresden levert onder meer zijn expertise in het ontwerpen van op laser gebaseerde productieprocessen en in softwareontwikkeling voor procesbesturing.

Over het algemeen kan de nieuwe methode overal worden toegepast waar componenten moeten worden gereinigd, voorgestructureerd of opgeruwd voor latere coating. Hiervoor worden verdere ontwikkelstappen gepland. + Verder verkennen

Schoonmaken zonder te schrobben en chemicaliën te gebruiken. Wetenschappers ontwikkelen zelfreinigend aluminium oppervlak